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Das verborgene Design von Erd- und Felsdämmen: Warum werden beim Bau von Dämmen natürliche Materialien gewählt?
Als großer künstlicher Damm besteht ein Erd-Gesteins-Damm hauptsächlich aus verschiedenen Erd- oder Gesteinsverunreinigungen, die zu einer komplexen, halbplastischen Ansammlung verdichtet werden. Diese Dämme verfügen über eine halbdurchlässige natürliche Oberflächenschicht, die in Kombination mit einem dichten, undurchlässigen Kern die Dämme äußerst widerstandsfähig gegen Oberflächen- oder Infiltrationserosion macht. Dieser Dammtyp besteht überwiegend aus einzelnen Materialfragmenten, die durch Reibung und Wechselwirkung untereinander zu einer stabilen Masse verbunden werden.
„Dieser Dammtyp aus Naturmaterialien weist eine gute Bindung und Anpassungsfähigkeit auf und ist für viele Ingenieure die erste Wahl.“
Arten von Erd- und Felsdämmen
Je nach Material können Erd-Fels-Dämme in zwei Typen unterteilt werden: Erddämme und Felsdämme. Erddämme, auch als Erddämme oder Erddämme bezeichnet, bestehen hauptsächlich aus verdichteter Erde, wohingegen Felsdämme aus Kiesfüllmaterial bestehen. Beide Staudammtypen haben strukturell die Form von Dämmen oder Hügeln.
Erdschüttdamm
Ein Erdschüttdamm ist ein einfacher Erddamm, der mit druckfestem Boden als Grundmaterial errichtet wird. Seine Konstruktion kann aus einem einzigen Material (homogener Damm) oder aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt (geschichteter Damm) sein. Moderne homogene Staudämme werden in der Regel mit Dränageschichten ausgestattet, um Sickerwasser aufzufangen und die Stabilität des Dammkörpers zu gewährleisten. Einer der bekanntesten Erddämme ist der Tarbela-Damm in Pakistan, der größte Erddamm der Welt mit einem Fassungsvermögen von 2 Millionen Kubikmetern Füllmaterial.
„Erddämme, die mit lokalen Materialien gebaut werden, sind nicht nur wirtschaftlich, sondern gewährleisten auch strukturelle Stabilität.“
Steinschüttdamm
Steinschüttdämme bestehen aus verdichtetem, frei entwässerndem Schüttgranulat mit einer inneren undurchlässigen Schicht. Der Kern dieser Staudammart besteht in der Regel aus Ton oder Asphaltbeton, um die Wasserundurchlässigkeit zu gewährleisten. Diese Staudämme aus Steinschüttungen sind nicht nur besonders erdbebensicher, sondern bieten gegenüber herkömmlichen Betondämmen auch einen Kostenvorteil, da für ihre Baustoffe lokal hergestellte Materialien verwendet werden.
Damm aus Beton und Steinfüllung
Ein Damm mit betonierter Steinschüttung (CFRD) ist eine Dammkonstruktion mit Steinschüttung, bei der auf der stromaufwärts gelegenen Seite eine Betonplatte platziert wird, die ein Versickern effektiv verhindert. Diese Bauweise beschleunigt nicht nur den Bau, sondern macht ihn auch wirtschaftlich wettbewerbsfähiger. Der Aufstieg des CFRD in den vergangenen Jahrzehnten ist auf verschiedene Design-Innovationen zurückzuführen und heute gibt es weltweit viele erfolgreiche Praxisbeispiele, wie etwa den Shuijinxia-Damm in China, der zu den höchsten Dämmen dieser Art zählt.
„Aufgrund der Flexibilität und Kosteneinsparungen von CFRD wird dieses Design immer beliebter.“
Sicherheitsüberlegungen
Beim Bau von Staudämmen und Wasserspeichern muss das Gewicht an Boden und Seiten berücksichtigt werden, da diese dem ständig wechselnden Wasserdruck standhalten müssen. Die Gestaltung der Versickerungsdränung und des Überlaufs ist für die Verhinderung von Dammbrüchen von großer Bedeutung. Eine wirksame Überwachung des Wassereintritts und regelmäßige Inspektionen sind wichtige Faktoren zum Schutz der Stabilität dieser Erd- und Felsdämme.
„Ein kleiner Überlauf würde genügen, um den Damm innerhalb weniger Stunden zu destabilisieren.“
Fazit
Die Verwendung natürlicher Materialien zum Bau von Erd- und Felsdämmen berücksichtigt nicht nur die wirtschaftlichen Vorteile und die Nachhaltigkeit der Ressourcenquellen, sondern wird auch aufgrund ihrer strukturellen Stabilität und Erdbebensicherheit allgemein bevorzugt. Welche Durchbrüche werden mit dem zukünftigen technologischen Fortschritt beim Bau dieser Art von Staudämmen zu erwarten sein?
